Цель урока: Познакомиться с разнообразием мира звёзд и разъяснить принципы определения расстояния до них.
Образовательные задачи урока:
- познакомиться с разнообразием мира звёзд;
- выяснить принципы определения расстояния до звёзд;
- дать понятие видимой и абсолютной звёздной величине;
- решать задачи на определение расстояний;
- совершенствовать работу по нахождению звёзд на карте.
Развивающие задачи:
- формировать умение подбирать литературу и выделять главное из большого объёма материала;
- развивать умение работать с аудиторией;
- развивать умение проводить анализ и самоанализ работ учащихся;
- закреплять умение делать презентации по заданной теме с использованием современных информационных программ Microsoft Word, Microsoft Excel, Photoshop, Power Point, Internet Explorer и периферийных устройств.
Воспитательные задачи:
- продолжить формирование естественнонаучных взглядов;
- прививать эстетический вкус в оформлении работ;
- формировать умение работать в группе;
- продолжить развитие творческих способностей учащихся.
Оборудование:
- техническое оснащение: компьютеры, мультимедийный проектор, компакт диск с записью музыки, диски с программами.
- программное обеспечение: программы Microsoft Word, Photoshop, Power Point, Internet Explorer, “Открытая астрономия”.
- наглядные пособия: таблица “Звёзды”, демонстрационная карта звёздного неба, подвижные карты звёздного неба (у каждого ученика), выставка творческих работ учащихся (рисунки, рефераты, стихи, отзывы о посещении планетария), презентации учителя и учеников.
Длительность урока: 40 мин.
План урока
1. Постановка целей и задач.
2. Изучение нового материала:
- решение задач;
- работа с программой “Открытая астрономия”;
- работа с таблицей “Основные сведения о наиболее ярких звездах”;
- работа с презентацией.
3. Закрепление новых знаний:
- проверка усвоения материала (тест);
- работа с подвижной картой звездного неба.
4. Итог урока.
ХОД УРОКА
Посмотрите на звёзды! Посмотрите, посмотрите на небеса!
О, посмотрите на этих огненных жителей неба!
Жерард Менли Хопкинс “Звездная ночь”
1. Постановка целей и задач.
Звезда дрожит среди вселенной…
Чьи руки дивные несут
Какой-то влагой драгоценной
Столь переполненный сосуд?
Звездой пылающей, топиром
Земных скорбей, небесных слёз
Зачем, о господи, над миром
Ты бытиё моё вознёс?
Вы узнали стихи этого человека. Да это Иван Алексеевич Бунин. Его поэзия по праву считается самой звёздной.
В его поэтическом наследии (около 1200 стихотворений) переливается великолепное созвездие ночных, сумеречных стихов, наполненных тишиной и таинственным мерцанием. Никто из русских поэтов не дал столь разнообразного описания звёздного неба.
Что же такое - звезды? Их тайны мы начнём постигать сегодня.
Тема нашего урока: Звёзды. Определение расстояний до звёзд. Д/з.: § 22, вопрос №5 письменно (пояснение к заданию есть в учебнике, и мы рассмотрим его по ходу урока), продолжаем работать над презентациями и рефератами по видам звёзд.
Сегодня на уроке мы:
- начнем знакомиться с разнообразием мира звёзд;
- выясним, как определяется расстояние до звёзд;
- продолжим учиться работать с аудиторией и в группе, проводить самоанализ и анализ работ;
- будем отрабатывать умение работать в Microsoft Excel.
Для этого вы будете:
- по карте находить звёзды;
- решать задачи;
- сравнивать звёздные величины и блеск звёзд;
- просмотрите презентацию ребят и оцените её;
- ответите на вопросы теста.
2. Изучение нового материала.
Звезды — огромные пылающие шары, расположенные за пределами земной атмосферы на расстоянии в триллионы километров. На протяжении многих столетий астрономов волновала сложная задача определения расстояний до звезд.
Еще Н. Коперник понимал, что расстояния до звезд можно вычислить, если удастся измерить их годичное параллактическое смещение, вызываемое обращением Земли вокруг Солнца. Но в эпоху Коперника не было даже простейших телескопов, а невооруженным глазом параллактические смещения звезд не обнаруживаются.
Первые попытки обнаружить параллактическое смещение были предприняты английским астрономом Дж. Брадлеем (1693–1762), который с середины декабря 1725 г. по декабрь 1726 г. систематически измерял зенитное расстояние звезды гамма Дракона (2,4Т) в моменты ее верхней кульминации, надеясь таким образом обнаружить ее параллактическое смещение, но это сделать Брадлею не удалось.
Лишь через сто с лишним лет, в 1835–1837 гг., астрономическая техника “доросла” до измерения столь малых величин. Первые измерения расстояний до звезд в России сделаны Василием Яковлевичем Струве и почти одновременно произведены в Германии.
Измерение параллактического смещения звезд хотя и очень трудоемко, но является самым надежным, фундаментальным способом определения их расстояний.
Существуют и другие способы определения расстояний:
- зная абсолютную и видимую звёздную величину;
- по изменениям собственных движений звёзд;
- по анализу спектра звезды;
- по периоду изменения блеска цефеид, но их мы рассмотрим по мере изучения материала.
Итак, рассмотрим подробнее 1 способ. В нём тщательно измеряется положение звезды по отношению к другим звездам. Наблюдателю кажется, что по мере движения Земли вокруг Солнца близкие звезды перемещаются вперед и назад на фоне более отдаленных звезд.
На рисунке показаны положения Солнца (С), Земли (Т1 – Т4), звезды (S) и видимые положения ее на небе (S1 – S4). Через 6 месяцев, когда земные телескопы переместятся в диаметрально противоположную точку орбиты Земли, проводится повторное измерение положения звезды.
Смещения звезд очень малы. Например: Ближайшая соседка Солнца — слабенькая звездочка из созвездия Центавра, Проксима, что с греческого значит “ближайшая”, смещается на 1,5".
Чтобы представить себе эту величину, нужно воткнуть на расстоянии 1 мм друг от друга две булавки и привязать к каждой по нитке. Отойти от булавок на 130 м и соединить свободные концы ниток. Угол, образовавшийся при этом между двумя нитками, и будет равен 1,5" дуги.
Итак, для определения расстояние до звезды используется половина параллактического смещения, т.е. годичный параллакс.
Годичный параллакс (π) - угол, под которым со звезды был бы виден средний радиус земной орбиты (а), расположенный перпендикулярно направлению на звезду.
Параллаксы звёзд очень малы, поэтому синусы углов можно заменить самими углами, выразив их в радианах.
На протяжении почти двух лет Струве определял параллактическое смещение яркой звезды Веги (a Лиры), а по нему вычислял расстояние до Солнца. Он нашел, что параллакс Веги составляет 0,123" и расстояние равно 1 650 000 а.е., а для самой близкой звезды Проксима расстояние равно 275 000 а.е..
Большие числа могут привести к ошибкам в вычислениях, поэтому для измерения расстояний до звезд введена специальная единица длины, названная парсеком. Парсек - расстояние до звезды, которое соответствует параллаксу в 1". Парсек – от слов “параллакс” и “секунда”.
1 пк = 206265 а.е.
r = 1/π
Таким образом, по годичному параллаксу и формуле расстояние вычисляется в парсеках, а затем уже переводится в световые года.
Рассмотрим соотношение между единицами.
Для измерения больших расстояний, используются более крупные единицы:
1 килопарсек (кпк) = 103 пк и 1 мегапарсек (Мпк) = 106 пк.
В литературе и реже — в науке расстояния до звезд выражаются также в световых годах (св. г.), показывающих, за сколько лет свет, излученный объектом, достигает Земли или Солнца (что по расстоянию одинаково).
Световой год — это путь, проходимый светом за 1 год.
1 а.е. = 1,496 – 108 км
1 пк = 206265 а.е. = 3,08 – 1013 км
1 св.год = 9,46 – 1012 км
1 пк = 3,26 св.лет
Решение задач
Рассматривается решенная задача в учебнике.
Самостоятельное решение в Microsoft Excel следующей задачи.
Параллакс Проциона равен 0,28". Сколько времени идет свет от этой звезды до Земли?
Работа с программой “Открытая астрономия”
Начиная знакомство со звёздным небом, мы выяснили, что яркость звёзд неодинакова. Ещё астрономы древности использовали такое понятие, как “звёздная величина”.
Откройте программу “Открытая астрономия”. Прочтите материал. Выясните: что такое видимая и абсолютная звёздная величина? Как эти величины связаны? На модели посмотрите, какую абсолютную и видимую звёздную величину имеют небесные тела. Выясните, как определить расстояние, зная абсолютную и видимую звёздные величины?
(Обсуждение вопросов, запись формулы в рабочую тетрадь.)
В домашнем задании, подставив в формулу звёздные величины, вы найдёте расстояние до звезды.
Работа с таблицей “Основные сведения о наиболее ярких звездах”
Откройте учебник на стр. 217. Используя таблицу “Основные сведения о наиболее ярких звездах”, сравним яркость звезд.
Во сколько раз Вега ярче Полярной звезды? (6,3 раза)
Во сколько раз Арктур (a Волопаса) ярче Антареса (a Скорпиона)? (2,5 раза)
Во сколько раз Сириус (a Большого Пса) ярче Регул (a Льва)? (16 раз)
Выступление с презентацией
Получить дополнительную информацию о звёздах мы сможем из презентации, которую приготовили ребята, а подробнее изучим материал на последующих уроках.
Откройте критерии оценки презентации и проставьте баллы за работу над презентацией. (Приложение 1)
Какую оценку получили ребята? Что понравилось? Ваши пожелания.
3. Закрепление новых знаний.
Проверка усвоения материала (тест)
1. Какие единицы используют при измерении расстояний до звезд?
А. Световой год.
Б. Парсек.
В. Годичный параллакс.
2. Парсек — это ... (выберите правильное утверждение)
A. ... расстояние, которое свет проходит в течение года.
Б. ... расстояние, равное большой полуоси земной орбиты.
B. ... расстояние, с которого большая полуось земной орбиты, перпендикулярная лучу зрения, видна под углом в 1".
3. Годичный параллакс звезды — это …
A. ... угол, под которым со звезды можно было бы видеть большую полуось земной орбиты, если она перпендикулярна лучу зрения.
Б. ... угол, под которым со светила виден радиус Земли, перпендикулярный к лучу зрения.
B. ... угол, под которым виден с Земли диаметр Луны, перпендикулярный лучу зрения.
4. Самую низкую температуру имеют ...
A. ... белые звезды.
Б. ... желтые звезды.
B. ... красные звезды.
5. Основными элементами в атмосферах звезд являются ...
А. ... азот и кислород, как в земной атмосфере.
Б. ... водород и гелий, как в солнечной атмосфере.
B. ... молекулярный водород и метан, как в атмосфере планет-гигантов.
Работа с подвижной картой звездного неба
Наложив накладной круг на карту, установите вид звездного неба на данное время. Какие из названных звезд можно было бы пронаблюдать на небе?
4. Итог урока.
Эпиграфом к сегодняшнему уроку взяты слова: “Учиться можно только весело… Чтобы переваривать знания, надо поглощать их с аппетитом”. (Франс А.)
Как вы думаете, сегодняшний урок помог нам это сделать?